(57)【要約】  本発明の不揮発スイッチング装置を用いて選択的に電流を流す方法は、不揮発スイッチング装置(20)に、電極群(15〜17)の間で電流が流れない第１の状態、第１の電極(15)と第２の電極(16)との間に選択的に電流が流れる第２の状態、及び第１の電極(15)と第３の電極(17)との間に選択的に電流が流れる第３の状態のいずれかを設定する工程を含む。第１〜第３の状態が設定される場合には、第１〜第３の状態に対応する所定の不等式をそれぞれ充足する電圧Ｖ１、Ｖａ、Ｖｂ、およびＶｃが制御電極、第１の電極(15)、第２の電極(16)、および第３の電極(17)にそれぞれ印加される。
2011148551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不揮発スイッチング装置を用いて、選択的に電流を流す方法であって、以下の工程を具備する：
前記不揮発スイッチング装置を準備する工程（ａ）、および
ここで、前記不揮発スイッチング装置は、制御電極、強誘電体膜、半導体膜、および電極群を備え、
前記制御電極、前記強誘電体膜、前記半導体膜、および前記電極群がこの順に積層されており、
前記電極群は、第１の電極、第２の電極、および第３の電極を具備しており、
前記第１の電極は、ＬＬの長さを有する辺Ｌ２およびＬＳの長さを有する辺Ｌ３を具備しており、
前記第２の電極は、ＬＳの長さを有する辺Ｌ４およびＬＳの長さを有するＬ６を具備しており、
前記第３の電極は、ＬＳの長さを有する辺Ｌ７およびＬＬの長さを有する辺Ｌ８を具備しており、
前記辺Ｌ２、前記辺Ｌ３、および前記辺Ｌ６は、それぞれ、前記辺Ｌ８、前記辺Ｌ４、および前記辺Ｌ７に平行であり、
以下の等式（Ａ）が充足され、
ＩＬ／ＬＬ＝ＩＳ／ＬＳ  ・・・  （Ａ）
ここで、ＩＬは、前記辺Ｌ２と前記辺Ｌ８との間の間隔であり、
ＩＳは前記辺Ｌ３と前記辺Ｌ４との間の間隔であり、
前記辺Ｌ６および前記辺Ｌ７との間の間隔は前記ＩＳに等しく、
前記不揮発スイッチング装置に第１の状態、第２の状態、および第３の状態のいずれかを設定する工程（ｂ）、
ここで、前記第１の状態では、前記電極群の間で電流が流れず、
前記第２の状態では、前記第１の電極と前記第２の電極との間に選択的に電流が流れ、
前記第３の状態では、前記第１の電極と前記第３の電極との間に選択的に電流が流れ、
前記制御電極、前記第１の電極、前記第２の電極、および前記第３の電極には、それぞれ、電圧Ｖ１、Ｖａ、Ｖｂ、およびＶｃが印加され、
前記第１の状態が設定される場合には、以下の不等式（ａ）〜（ｄ）のいずれかを充足する電圧が印加され、
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、かつＶ１＜Ｖｃ・・・（ａ）
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、かつＶ１＜Ｖｃ・・・（ｂ）
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、かつＶ１＞Ｖｃ・・・（ｃ）、または
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、かつＶ１＜Ｖｃ・・・（ｄ）
前記第２の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加され、
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、かつＶ１＜Ｖｃ
前記第３の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加される
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、かつＶ１＞Ｖｃ。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
平面視において、前記第１の電極、前記第２の電極、および前記第３の電極は合同である。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
前記工程（ａ）と前記工程（ｂ）との間に、以下の工程（ｃ）をさらに具備する：
前記第１の電極、前記第２の電極、および前記第３の電極に電圧Ｖｉｎを印加し、同時に前記制御電極に電圧Ｖｒｅｓｅｔを印加する工程（ｃ）
ここで、Ｖｉｎ＜Ｖｒｅｓｅｔである。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、
工程（ｂ）においては、前記第１の状態、前記第２の状態、前記第３の状態、および第４の状態のいずれかが設定される：
前記第４の状態では、前記第１の電極、前記第２の電極、および前記第３の電極の間で電流が流れ、
前記第４の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加される：
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ。
【請求項５】
請求項３に記載の方法であって、
前記不揮発スイッチング装置が、さらに第４の電極を具備し、ここで
前記第４の電極は、前記ＬＳの長さを有する辺Ｌ１０、前記ＬＬの長さを有する辺Ｌ１１、および前記ＬＳの長さを有する辺Ｌ１２を具備しており、
前記第１の電極は、前記ＬＳの長さを有する辺Ｌ１をさらに具備しており、
前記第２の電極は、前記ＬＬの長さを有する辺Ｌ５をさらに具備しており、
前記第３の電極は、前記ＬＳの長さを有する辺Ｌ９をさらに具備しており、
前記辺Ｌ１、前記辺Ｌ５、および前記辺Ｌ９は、それぞれ、前記辺Ｌ１２、前記辺Ｌ１１、および前記辺Ｌ１０に平行であり、
前記辺Ｌ５と前記辺Ｌ１１との間の間隔は前記ＩＬに等しく、
前記辺Ｌ１と前記辺Ｌ１２との間の間隔および前記辺Ｌ９および前記辺Ｌ１０との間の間隔はいずれも前記ＩＳに等しい。
【請求項６】
平面視において、前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極、および前記第４の電極は合同である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
請求項５に記載の方法であって、
工程（ｂ）においては、前記第１の状態、前記第２の状態、前記第３の状態、第４の状態〜第１２の状態のいずれかが設定され、ここで
電圧Ｖｄが前記第４の電極に印加され、
前記第４の状態では、前記第１の電極、前記第２の電極、および前記第３の電極の間で電流が流れ、
ここで、前記第４の電極には、電圧Ｖｄが印加され、
前記第４の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加される：
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ、およびＶ１＜Ｖｄ
前記第５の状態では、前記第２の電極と前記第３の電極との間に選択的に電流が流れ、
前記第５の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加され、
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ、およびＶ１＜Ｖｄ
前記第６の状態では、前記第１の電極と前記第４の電極との間に選択的に電流が流れ、
前記第６の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加され、
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、Ｖ１＜Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
前記第７の状態では、前記第２の電極と前記第４の電極との間に選択的に電流が流れ、
前記第７の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加され、
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＜Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
前記第８の状態では、前記第３の電極と第４の電極との間に選択的に電流が流れ、
前記第８の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加され、
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
前記第９の状態では、前記第１の電極、前記第２の電極、および前記第４の電極の間に選択的に電流が流れ、
前記第９の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加され、
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＜Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
前記第１０の状態では、前記第１の電極、前記第３の電極、および前記第４の電極の間に選択的に電流が流れ、
前記第１０の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加され、
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
前記第１１の状態では、前記第２の電極、前記第３の電極、および前記第４の電極の間に選択的に電流が流れ、
前記第１１の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加され、
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
前記第１２の状態では、前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極、および前記第４の電極の間に電流が流れ、
前記第１２の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加される
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強誘電体膜および半導体膜から形成された積層膜を具備する不揮発スイッチング装置を駆動する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、不揮発スイッチング装置を開示している。図８は、特許文献１の図３に開示された従来の不揮発スイッチング装置を示す。【０００３】
図８Ａに示されるように、当該不揮発スイッチング装置は、基板１１、制御電極１２、強誘電体層１３、半導体層１４、および第１〜第３の電極１５ａ〜１５ｃを具備している。制御電極１２、強誘電体層１３、および半導体層１４がこの順で基板１１上に積層されている。第１〜第３の電極１５ａ〜１５ｃは、半導体層１４上に設けられている。【０００４】
制御電極１２と第１〜第３の電極１５ａ〜１５ｃとの間に電圧が印加され、強誘電体層１３の分極方向を変化させる。【０００５】
強誘電体層１３の一部分が上方向の分極方向を有する場合、当該一部分の上に積層している半導体層１４の部分は低い抵抗を有する。これは、オン状態に対応する。【０００６】
一方、強誘電体層１３の一部分が下方向の分極方向を有する場合、当該一部分の上に積層している半導体層１４の部分は高い抵抗を有する。これは、オフ状態に対応する。【０００７】
図８Ａでは、第３の電極１５ｃの下に位置する強誘電体層１３の一部分のみが下方向の分極方向を有する。従って、図８Ｂに示されるように、第１の電極１５ａから第２の電極１５ｂに選択的に電流が流れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／００９７２９９号明細書（特開２００９−９９６０６号公報に対応）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図９Ａは、図８に示される不揮発スイッチング装置の変形例を示す。【００１０】
図９Ａにおいて、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向は、それぞれ、強誘電体層１３の長手方向、当該長手方向に直交する方向、および積層方向である。【００１１】
図９Ａに示される不揮発スイッチング装置は、第１の電極１５、第２の電極１６、第３の電極１７、および第４の電極１８を具備する点を除き、図８に示される不揮発スイッチング装置と同一である。これらの４つの電極１５〜１８は、正方形の頂点に対応する４つの位置に配置されている。【００１２】
第１の電極１５および第３の電極１７は、Ｘ方向に沿って設けられている。【００１３】
第２の電極１６および第４の電極１８は、Ｘ方向に沿って設けられている。【００１４】
第１の電極１５および第２の電極１６は、Ｙ方向に沿って設けられている。【００１５】
第３の電極１７および第４の電極１８は、Ｙ方向に沿って設けられている。【００１６】
当該不揮発スイッチング装置を用いて、２つの電極の間に選択的に電流を流す方法が、以下、説明される。ここでは、まず、第１の電極１５および第３の電極１７の間に選択的に電流を流すことが例に挙げられる。【００１７】
制御電極１２と第１の電極１５との間、および制御電極１２と第３の電極１７との間に電圧が印加され、第１の電極１５および第３の電極１７の下に位置する強誘電体層１３の各部分に上方向の分極方向を持たせる。このようにして、当該各部分は低抵抗、すなわちオン状態を有する。【００１８】
一方、制御電極１２と第２の電極１６との間、および制御電極１２と第４の電極１８との間に電圧が印加され、第２の電極１６および第４の電極１８の下に位置する強誘電体層１３の各部分に下方向の分極方向を持たせる。このようにして、当該各部分は高抵抗、すなわちオフ状態を有する。【００１９】
従って、図９Ｂに示されるように、第１の電極１５から第３の電極１７に選択的に電流が流れ得る。言い換えれば、第２の電極１６にも第４の電極１８にも電流は流れない。【００２０】
次に、第１の電極１５および第４の電極１８の間に選択的に電流を流すことが例に挙げられる。【００２１】
上記と同様の電圧の印加により、第１の電極１５および第４の電極１８の下に位置する強誘電体層１３の各部分に上方向の分極方向を持たせる。一方、電圧の印加により、第３の電極１７および第２の電極１６の下に位置する強誘電体層１３の一部分に下方向の分極方向を持たせる。このようにして、第１の電極１５および第４の電極１８はオン状態を有すると共に、第３の電極１７および第２の電極１６はオフ状態を有する。従って、理論的には、第１の電極１５と第４の電極１８との間に電流が選択的に流れ得る。【００２２】
しかし、実際には、第１の電極１５と第３の電極１７との間に電流が流れる。【００２３】
この原因を、以下、図１０を参照しながら説明する。【００２４】
図１０は、第１〜第４の電極１５〜１８の平面図である。【００２５】
第１の電極１５と第２の電極１６との間の距離Ｌ１は、第１の電極１５と第４の電極１８との間の距離Ｌ２よりも短い。従って、第１の電極１５と第２の電極１６との間の抵抗Ｒ１は、第１の電極１５と第４の電極１８との間の抵抗Ｒ２よりも小さい。【００２６】
第１の電極１５と第２の電極１６との間には、３つの電気的抵抗が存在する。すなわち、それらは、第１の電極１５の下に位置する部分の半導体層１４が有する低い抵抗ＲＬ15、抵抗Ｒ１、および第２の電極１６の下に位置する部分の半導体層１４が有する高い抵抗ＲＨ16である。【００２７】
同様に、第１の電極１５と第４の電極１８との間にはも、３つの電気的抵抗が存在する。すなわち、それらは、第１の電極１５の下に位置する部分の半導体層１４が有する低い抵抗ＲＬ15、抵抗Ｒ２、および第４の電極１８の下に位置する部分の半導体層１４が有する低い抵抗ＲＬ18が電気的に存在する。【００２８】
従って、第１の電極１５と第４の電極１８との間に選択的に電流を流すためには、以下の不等式（Ｉ）が充足されることが必要とされる。【００２９】
ＲＬ15＋Ｒ１＋ＲＨ16＞＞ＲＬ15＋Ｒ２＋ＲＬ18  ・・・  （Ｉ）
ここで、記号「＞＞」は、左側の値が右側の値よりも十分に大きいという意味である。すなわち、「値Ａ＞＞値Ｂ」は、値Ａが値Ｂよりも十分に大きいという意味である。【００３０】
しかし、上記の通り、Ｒ１はＲ２よりも小さいので、不等式（Ｉ）は必ずしも充足されるとは限らない。【００３１】
ＲＨ16がＲＬ18よりも十分大きくない場合、（Ｒ１＋ＲＨ16）は、（Ｒ２＋ＲＬ18）よりも十分大きくない。従って、不等式（Ｉ）が充足されない。そのため、第１の電極１５および第４の電極１８に選択的に電流を流すことが意図されているにも拘わらず、第１の電極１５と第３の電極１７との間に電流が流れる。このことは、図９に示される不揮発スイッチング装置が正確に動作しないことを意味する。【００３２】
本発明の目的は、正確に動作する不揮発スイッチング装置を用いて選択的に電流を流す方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
上記目的を達成するために、本発明のある形態(aspect)に係る、不揮発スイッチング装置を用いて選択的に電流を流す方法は、以下の工程を具備する：
前記不揮発スイッチング装置を準備する工程（ａ）、および
ここで、前記不揮発スイッチング装置は、制御電極、強誘電体膜、半導体膜、および電極群を備え、
前記制御電極、前記強誘電体膜、前記半導体膜、および前記電極群がこの順に積層されており、
前記電極群は、第１の電極、第２の電極、および第３の電極を具備しており、
前記第１の電極は、ＬＬの長さを有する辺Ｌ２およびＬＳの長さを有する辺Ｌ３を具備しており、
前記第２の電極は、ＬＳの長さを有する辺Ｌ４およびＬＳの長さを有するＬ６を具備しており、
前記第３の電極は、ＬＳの長さを有する辺Ｌ７およびＬＬの長さを有する辺Ｌ８を具備しており、
前記辺Ｌ２、前記辺Ｌ３、および前記辺Ｌ６は、それぞれ、前記辺Ｌ８、前記辺Ｌ４、および前記辺Ｌ７に平行であり、
以下の等式（Ａ）が充足され、
ＩＬ／ＬＬ＝ＩＳ／ＬＳ  ・・・  （Ａ）
ここで、ＩＬは、前記辺Ｌ２と前記辺Ｌ８との間の間隔であり、
ＩＳは前記辺Ｌ３と前記辺Ｌ４との間の間隔であり、
前記辺Ｌ６および前記辺Ｌ７との間の間隔は前記ＩＳに等しく、
前記不揮発スイッチング装置に第１の状態、第２の状態、および第３の状態のいずれかを設定する工程（ｂ）、
ここで、前記第１の状態では、前記電極群の間で電流が流れず、
前記第２の状態では、前記第１の電極と前記第２の電極との間に選択的に電流が流れ、
前記第３の状態では、前記第１の電極と前記第３の電極との間に選択的に電流が流れ、
前記制御電極、前記第１の電極、前記第２の電極、および前記第３の電極には、それぞれ、電圧Ｖ１、Ｖａ、Ｖｂ、およびＶｃが印加され、
前記第１の状態が設定される場合には、以下の不等式（ａ）〜（ｄ）のいずれかを充足する電圧が印加され、
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、かつＶ１＜Ｖｃ・・・（ａ）
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、かつＶ１＜Ｖｃ・・・（ｂ）
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、かつＶ１＞Ｖｃ・・・（ｃ）、または
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、かつＶ１＜Ｖｃ・・・（ｄ）
前記第２の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加され、
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、かつＶ１＜Ｖｃ
前記第３の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加される
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、かつＶ１＞Ｖｃ。【００３４】
平面視において、前記第１の電極、前記第２の電極、および前記第３の電極は合同であってもよい。【００３５】
前記工程（ａ）と前記工程（ｂ）との間に、以下の工程（ｃ）をさらに具備してもよい：
前記第１の電極、前記第２の電極、および前記第３の電極に電圧Ｖｉｎを印加し、同時に前記制御電極に電圧Ｖｒｅｓｅｔを印加する工程（ｃ）
ここで、Ｖｉｎ＜Ｖｒｅｓｅｔである。【００３６】
工程（ｂ）においては、前記第１の状態、前記第２の状態、前記第３の状態、および第４の状態のいずれかが設定されてもよい：
前記第４の状態では、前記第１の電極、前記第２の電極、および前記第３の電極の間で電流が流れ、
前記第４の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加される：
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ。【００３７】
前記不揮発スイッチング装置が、さらに第４の電極を具備してもよい、ここで
前記第４の電極は、前記ＬＳの長さを有する辺Ｌ１０、前記ＬＬの長さを有する辺Ｌ１１、および前記ＬＳの長さを有する辺Ｌ１２を具備しており、
前記第１の電極は、前記ＬＳの長さを有する辺Ｌ１をさらに具備しており、
前記第２の電極は、前記ＬＬの長さを有する辺Ｌ５をさらに具備しており、
前記第３の電極は、前記ＬＳの長さを有する辺Ｌ９をさらに具備しており、
前記辺Ｌ１、前記辺Ｌ５、および前記辺Ｌ９は、それぞれ、前記辺Ｌ１２、前記辺Ｌ１１、および前記辺Ｌ１０に平行であり、
前記辺Ｌ５と前記辺Ｌ１１との間の間隔は前記ＩＬに等しく、
前記辺Ｌ１と前記辺Ｌ１２との間の間隔および前記辺Ｌ９および前記辺Ｌ１０との間の間隔はいずれも前記ＩＳに等しい。【００３８】
平面視において、前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極、および前記第４の電極は合同であってもよい。【００３９】
工程（ｂ）においては、前記第１の状態、前記第２の状態、前記第３の状態、第４の状態〜第１２の状態のいずれかが設定されてもよい、ここで
電圧Ｖｄが前記第４の電極に印加され、
前記第４の状態では、前記第１の電極、前記第２の電極、および前記第３の電極の間で電流が流れ、
ここで、前記第４の電極には、電圧Ｖｄが印加され、
前記第４の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加される：
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ、およびＶ１＜Ｖｄ
前記第５の状態では、前記第２の電極と前記第３の電極との間に選択的に電流が流れ、
前記第５の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加され、
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ、およびＶ１＜Ｖｄ
前記第６の状態では、前記第１の電極と前記第４の電極との間に選択的に電流が流れ、
前記第６の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加され、
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、Ｖ１＜Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
前記第７の状態では、前記第２の電極と前記第４の電極との間に選択的に電流が流れ、
前記第７の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加され、
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＜Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
前記第８の状態では、前記第３の電極と第４の電極との間に選択的に電流が流れ、
前記第８の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加され、
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
前記第９の状態では、前記第１の電極、前記第２の電極、および前記第４の電極の間に選択的に電流が流れ、
前記第９の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加され、
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＜Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
前記第１０の状態では、前記第１の電極、前記第３の電極、および前記第４の電極の間に選択的に電流が流れ、
前記第１０の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加され、
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
前記第１１の状態では、前記第２の電極、前記第３の電極、および前記第４の電極の間に選択的に電流が流れ、
前記第１１の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加され、
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
前記第１２の状態では、前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極、および前記第４の電極の間に電流が流れ、
前記第１２の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加される
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ。
【発明の効果】
【００４０】
本発明は、正確に動作する不揮発スイッチング装置を用いて選択的に電流を流す方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施の形態１による不揮発スイッチング装置の平面図
【図２】実施の形態１による不揮発スイッチング装置の断面図
【図３Ａ】実施の形態１による不揮発スイッチング装置を駆動する方法を説明する図
【図３Ｂ】実施の形態１による不揮発スイッチング装置を駆動する方法を説明する図
【図３Ｃ】実施の形態１による不揮発スイッチング装置を駆動する方法を説明する図
【図４】低抵抗状態および高抵抗状態を示す断面図
【図５】実施の形態２による不揮発スイッチング装置の平面図
【図６】実施の形態２による不揮発スイッチング装置の電気回路図
【図７】実施例１の結果を示す図
【図８Ａ】特許文献１の図３に開示される不揮発スイッチング装置を示す図
【図８Ｂ】特許文献１の図３に開示される不揮発スイッチング装置を示す図
【図９Ａ】図８に示される不揮発スイッチング装置の変形例を示す図
【図９Ｂ】図８に示される不揮発スイッチング装置の変形例を示す図
【図１０】図９に示される不揮発スイッチング装置が正確に動作しない理由を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００４２】
本発明の実施の形態を、図面を参照しながら以下、説明する。
【００４３】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１による不揮発スイッチング装置２０の平面図を示す。図２は図１におけるＡ−Ａ’線断面図を示す。
【００４４】
図２に示されるように、基板１１上に、制御電極１２、強誘電体膜１３、および半導体膜１４がこの順に積層されている。
【００４５】
図１および図２に示されるように、半導体膜１４上に電極群が形成されている。当該電極群は、第１の電極１５、第２の電極１６、および第３の電極１７を具備する。これらの電極１５〜１７は、回転対称に配置されている。電極１５〜１７は、平面視において合同である。
【００４６】
図１および図２に示されるように、本明細書において、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向は、それぞれ、強誘電体膜１３の長手方向、当該長手方向に直交する方向、および、積層方向と定義される。用語「平面視」とは、Ｚ方向から見ることを意味する。
【００４７】
Ｘ方向に沿って、第２の電極１６は、第３の電極１７に隣接している。
【００４８】
Ｙ方向に沿って、第１の電極１５は、第２の電極１６に隣接している。
【００４９】
図１に示されるように、第１の電極１５は、辺Ｌ１、辺Ｌ２、および辺Ｌ３を具備する。第２の電極１６は、辺Ｌ４、辺Ｌ５、および辺Ｌ６を具備する。第３の電極１７は、辺Ｌ７、辺Ｌ８、および辺Ｌ９を具備する。
【００５０】
辺Ｌ１、辺Ｌ３、辺Ｌ４、辺Ｌ６、辺Ｌ７、および辺Ｌ９は、いずれも、ＬＳの長さを有する。本明細書において用いられる用語「短い辺」は、長さＬＳを有するこれらの辺を意味する。辺Ｌ２、辺Ｌ５、および辺Ｌ８は、ＬＬの長さを有する。本明細書において用いられる用語「長い辺」は、長さＬＬを有するこれらの辺を意味する。
【００５１】
辺Ｌ２は、辺Ｌ８に平行である。辺Ｌ２と辺Ｌ８との間の間隔はＩＬである。
【００５２】
辺Ｌ３は、辺Ｌ４に平行である。辺Ｌ３と辺Ｌ４との間の間隔はＩＳである。
【００５３】
辺Ｌ６は、辺Ｌ７に平行である。辺Ｌ６と辺Ｌ７との間の間隔もＩＳである。
【００５４】
実施の形態１では、以下の等式（Ａ）が充足される：
ＩＬ／ＬＬ＝ＩＳ／ＬＳ  ・・・  （Ａ）
当該等式（Ａ）が充足されるので、実施の形態１に係る不揮発スイッチング装置は、正確に動作する。この理由は、後に詳細に説明される。
【００５５】
不揮発論理回路２０においては、強誘電体膜１３のにおける分極の方向に応じて半導体膜１４を流れる電流が制御される。つまり、強誘電体膜１３の分極方向が＋Ｚ方向に合致している場合では、半導体膜１４中に誘起された電子が半導体膜１４を低抵抗にする。当該分極の向きが−Ｚ方向に合致している場合、半導体膜１４からの電子の排出が半導体膜１４を高抵抗にする。
【００５６】
各電極１５〜１７と制御電極１２との間に電圧が印加され、半導体膜１４の抵抗値が制御される。これにより、電極１５〜１７の電極間の抵抗値が制御される。
【００５７】
（不揮発スイッチング装置２０における導通区間の設定手順）
次に、図３、図４、および図５を参照しながら、不揮発スイッチング装置２０における導通区間の設定手順が説明される。
【００５８】
３つの電極１５〜１７は独立して(independently)電気的に接続または切断され得る。
【００５９】
以下の表１は、第１の電極１５と他の電極１６〜１７との間の導通状態および電極１５〜１７の電位を示す。制御電極１２に印加される電圧は常に一定である。好ましくは当該一定の電圧は０Ｖである。
【００６０】
【表１】
2011148551.tif 000003
【００６１】
図３Ａ〜図３Ｃは上面図における電極１５〜１７の電位を示す。図３Ａ、図３Ｂ、および図３Ｃは、それぞれ、第１の状態、第２の状態、および第３の状態を示す。
【００６２】
図４は、−１０Ｖの電圧および１０Ｖの電圧が、第２の電極１６および第３の電極１７に印加されたときの強誘電体膜１３の分極状態および半導体膜１４の状態を示す。−１０Ｖが印加された電極１６の下に位置する半導体３１は、強誘電体の分極３０ａによって生じる電子の蓄積のため、低い抵抗を有する。一方、１０Ｖが印加された電極３４の下に位置する半導体３２は、強誘電体の分極３０ｂによって生じる電子の退去のため、高い抵抗を有する。
【００６３】
以下、第１の状態、第２の状態、および第３の状態を設定する手順を説明する。
【００６４】
好ましくは、設定前にリセット動作が行なわれる。リセット動作では、電圧Ｖｉｎが電極１５〜１７に印加され、かつＶｉｎ＜Ｖｒｅｓｅｔの関係を満たす電圧Ｖｒｅｓｅｔが制御電極１２に印加される。より具体的には、電極１５〜１７に０Ｖが印加されながら、制御電極１２に１０Ｖが印加されることが好ましい。これにより、強誘電体膜１３の全ての分極が上向きに設定される。
【００６５】
当該リセット動作は、スイッチングの再現性を向上させる。
【００６６】
設定時には、制御電極１２にはＶ１が、第１の電極１５にはＶａが、第２の電極１６にはＶｂが、そして第３の電極１７にはＶｃがそれぞれ印加され、これらの電極１５〜１７の下に位置している強誘電体膜１３を分極させる。この分極が、これらの電極１５〜１７の下に位置している半導体膜１４の各部分が高抵抗状態または低抵抗状態を有することをもたらす。
【００６７】
第１の状態、第２の状態、および第３の状態のいずれか１つの状態が、不揮発スイッチング装置２０に設定される。
【００６８】
第１の状態では、電極１５〜１７の間で電流が流れない。当該第１の状態を設定する場合、以下の不等式（ａ）〜（ｄ）のいずれか１つを充足する電圧Ｖ１、Ｖａ、Ｖｂ、およびＶｃが印加される。第１の状態では電極１５〜１７間の全ての抵抗値が高い。
【００６９】
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、およびＶ１＜Ｖｃ（具体的には、Ｖ１が０Ｖに保持されながら、−１０ＶのＶａ、＋１０ＶのＶｂ、そして＋１０ＶのＶｃが印加される）・・・（ａ）
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、およびＶ１＜Ｖｃ（具体的には、Ｖ１が０Ｖに保持されながら、＋１０ＶのＶａ、−１０ＶのＶｂ、そして＋１０ＶのＶｃが印加される）・・・（ｂ）
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、およびＶ１＞Ｖｃ（具体的には、Ｖ１が０Ｖに保持されながら、＋１０ＶのＶａ、＋１０ＶのＶｂ、そして−１０ＶのＶｃが印加される）・・・（ｃ）、または
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、およびＶ１＜Ｖｃ（具体的には、Ｖ１が０Ｖに保持されながら、＋１０ＶのＶａ、＋１０ＶのＶｂ、そして＋１０ＶのＶｃが印加される）・・・（ｄ）
第２の状態では、第１の電極１５と第２の電極１６との間に選択的に電流が流れる。第３の電極１７と第１の電極１５との間には電流が流れない。第３の電極１７と第２の電極１６との間にも電流が流れない。すなわち、第２の状態では、第１の電極１５と第２の電極１６との間の抵抗値が低い。第３の電極１７と他の電極１５、１６との間の抵抗値は高い。
【００７０】
本明細書において用いられる用語「電極Ａと電極Ｂとの間に選択的に電流が流れる」とは、電極Ａと電極Ｂとの間にのみ電流が流れ、他の電極間には電流が流れないことを意味する。本明細書において用いられる用語「選択的に」とは、上記のように解釈される。
【００７１】
第２の状態が設定される場合、以下の不等式を充足する電圧Ｖ１、Ｖａ、Ｖｂ、およびＶｃが印加される。
【００７２】
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、およびＶ１＜Ｖｃ
具体的には、Ｖ１が０Ｖに保持されながら、−１０ＶのＶａ、−１０ＶのＶｂ、そして＋１０ＶのＶｃが印加される。
【００７３】
第３の状態では、第１の電極１５と第３の電極１７との間に選択的に電流が流れる。第２の電極１６と第１の電極１５との間には電流が流れない。第２の電極１６と第３の電極１７との間にも電流が流れない。すなわち、第３の状態では、第１の電極１５と第３の電極１７との間の抵抗値が低い。第２の電極１６と他の電極１５、１７との間の抵抗値は高い。
【００７４】
第３の状態が設定されるためには、以下の不等式を充足する電圧Ｖ１、Ｖａ、Ｖｂ、およびＶｃが印加される。
【００７５】
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、およびＶ１＞Ｖｃ
具体的には、Ｖ１が０Ｖに保持されながら、−１０ＶのＶａ、＋１０ＶのＶｂ、そして−１０ＶのＶｃが印加される。
【００７６】
前述したように、第１の電極１５と第３の電極１７との間に選択的に電流を流すためには、以下の不等式（Ｉ）の充足が必要とされる。
【００７７】
ＲＬ15＋Ｒ１＋ＲＨ16＞＞ＲＬ15＋Ｒ２＋ＲＬ17  ・・・  （Ｉ）
ここで、
ＲＬ15：第１の電極１５の下に位置する部分の半導体層１４が有する低い抵抗
Ｒ１：第１の電極１５と第２の電極１６との間の抵抗
ＲＨ16：第２の電極１６の下に位置する部分の半導体層１４が有する高い抵抗
Ｒ２：第１の電極１５と第３の電極１７との間の抵抗
ＲＬ17：第３の電極１７の下に位置する部分の半導体層１４が有する低い抵抗
（図１０を参照）。
【００７８】
不等式（Ｉ）の左側および右側のいずれもＲＬ15を有するから、ＲＬ15は不等式（Ｉ）の左側および右側の両方から減算され、不等式（Ｉ）を以下の不等式（ＩＩ）に変形する：
Ｒ１＋ＲＨ16＞＞Ｒ２＋ＲＬ17  ・・・  （ＩＩ）
本実施の形態では、等式（Ａ）  ＩＬ／ＬＬ＝ＩＳ／ＬＳが充足される。抵抗は、長さ（ＩＬおよびＩＳ）に比例し、断面積（ＬＬおよびＬＳ）に反比例するので、Ｒ２はＲ１に等しい。
【００７９】
よって、不等式（ＩＩ）はさらに以下の不等式（ＩＩＩ）に変形される：
ＲＨ16＞＞ＲＬ17・・・（ＩＩＩ）
不等式（ＩＩＩ）は常に充足されるので、不等式（Ｉ）も常に充足される。このようにして、第１の電極１５と第３の電極１７との間に選択的に電流が流れる。
【００８０】
実施の形態１においては、以下の表２に示されるように、第１の電極１５、第２の電極１６、および第３の電極１７の全ての区間が導通され得る（すなわち、電気的に接続され得る）。この状態は「第４の状態」と言う。
【００８１】
【表２】
2011148551.tif 000004
【００８２】
第４の状態では、電極１５〜１７の間の全ての抵抗値が低い。
【００８３】
第４の状態が設定されるためには、以下の不等式を充足する電圧Ｖ１、Ｖａ、Ｖｂ、およびＶｃが印加される。
【００８４】
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、およびＶ１＞Ｖｃ
具体的には、Ｖ１が０Ｖに保持されながら、−１０ＶのＶａ、−１０ＶのＶｂ、そして−１０ＶのＶｃが印加される。
【００８５】
（実施の形態２）
図５は、実施の形態２による不揮発スイッチング装置２０の平面図を示す。
【００８６】
実施の形態１による不揮発スイッチング素子と異なり、半導体膜１４上に、第４の電極１８が形成されている。電極１５〜１８は、回転対称に配置されている。電極１５〜１８は、平面視において合同である。
【００８７】
図５に示されるように、第４の電極１８は、ＬＳの長さを有する辺Ｌ１０、ＬＬの長さを有する辺Ｌ１１、およびＬＳの長さを有する辺Ｌ１２を具備する。
【００８８】
辺Ｌ１１は、辺Ｌ５に平行である。辺Ｌ１１と辺Ｌ５との間の間隔はＩＬに等しい。
【００８９】
辺Ｌ１０および辺Ｌ１２は、それぞれ、辺Ｌ９および辺Ｌ１に平行である。これらの辺の間隔はＩＳに等しい。
【００９０】
実施の形態２でも、以下の等式（Ａ）が充足される：
ＩＬ／ＬＬ＝ＩＳ／ＬＳ  ・・・  （Ａ）
そのため、実施の形態１において説明した理由と同様に、図６に示されるように、電極１５〜１８の間に選択的に電流が流れ得る。
【００９１】
(不揮発スイッチング装置２０における導通区間の設定手順）
次に、実施の形態２による不揮発スイッチング装置２０における導通区間の設定手順が説明される。
【００９２】
４つの電極１５〜１８は独立して(independently)電気的に接続または切断され得る。
【００９３】
以下の表３は電極１５〜１８の間の導通状態を変化させる場合における電極１５〜１８の電位を示す。制御電極１２に印加される電圧は常に一定である。好ましくは当該一定の電圧は０Ｖである。
【００９４】
【表３】
2011148551.tif 000005
【００９５】
実施の形態２においても、リセット動作が好ましい。
【００９６】
設定時には、制御電極１２にはＶ１が、第１の電極１５にはＶａが、第２の電極１６にはＶｂが、第３の電極１７にはＶｃが、そして第４の電極１８にはＶｄが、それぞれ印加され、電極１５〜１８の下に位置している強誘電体膜１３の各部分を分極させる。この分極が、これらの電極１５〜１８の下に位置している半導体膜１４が高抵抗状態または低抵抗状態を有することをもたらす。
【００９７】
第１〜第１２の状態のいずれか１つの状態が、不揮発スイッチング装置２０に設定される。
【００９８】
実施の形態２の第１〜第４の状態は、実施の形態１におけるそれらと同一である。
【００９９】
第５の状態では、第２の電極１６と第３の電極１７との間に選択的に電流が流れる。第５の状態が設定される場合、以下の不等式を充足する電圧Ｖ１、Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、およびＶｄが印加される。
【０１００】
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ、およびＶ１＜Ｖｄ
具体的には、Ｖ１が０Ｖに保持されながら、＋１０ＶのＶａ、−１０ＶのＶｂ、−１０ＶのＶｃ、そして＋１０ＶのＶｄが印加される。
【０１０１】
第６の状態では、第１の電極１５と第４の電極１８との間に選択的に電流が流れる。第６の状態が設定される場合、以下の不等式を充足する電圧Ｖ１、Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、およびＶｄが印加される。
【０１０２】
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、Ｖ１＜Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
具体的には、Ｖ１が０Ｖに保持されながら、−１０ＶのＶａ、＋１０ＶのＶｂ、＋１０ＶのＶｃ、そして−１０ＶのＶｄが印加される。
【０１０３】
第７の状態では、第２の電極１６と第４の電極１８との間に選択的に電流が流れる。第７の状態が設定されるためには、以下の不等式を充足する電圧Ｖ１、Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、およびＶｄが印加される。
【０１０４】
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＜Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
具体的には、Ｖ１が０Ｖに保持されながら、＋１０ＶのＶａ、−１０ＶのＶｂ、＋１０ＶのＶｃ、そして−１０ＶのＶｄが印加される。
【０１０５】
第８の状態では、第３の電極１７と第４の電極１８との間に選択的に電流が流れる。第８の状態が設定される場合、以下の不等式を充足する電圧Ｖ１、Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、およびＶｄが印加される。
【０１０６】
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
具体的には、Ｖ１が０Ｖに保持されながら、＋１０ＶのＶａ、＋１０ＶのＶｂ、−１０ＶのＶｃ、そして−１０ＶのＶｄが印加される。
【０１０７】
第９の状態では、第１の電極１５、第２の電極１６、および第４の電極１８の間に選択的に電流が流れる。第９の状態が設定される場合、以下の不等式を充足する電圧Ｖ１、Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、およびＶｄが印加される。
【０１０８】
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＜Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
具体的には、Ｖ１が０Ｖに保持されながら、−１０ＶのＶａ、−１０ＶのＶｂ、＋１０ＶのＶｃ、そして−１０ＶのＶｄが印加される。
【０１０９】
第１０の状態では、第１の電極１５、第３の電極１７、および第４の電極１８の間に選択的に電流が流れる。第１０の状態が設定される場合、以下の不等式を充足する電圧Ｖ１、Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、およびＶｄが印加される。
【０１１０】
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
具体的には、Ｖ１が０Ｖに保持されながら、−１０ＶのＶａ、＋１０ＶのＶｂ、−１０ＶのＶｃ、そして−１０ＶのＶｄが印加される。
【０１１１】
第１１の状態では、第２の電極１６、第３の電極１７、および第４の電極１８の間に選択的に電流が流れる。第１１の状態が設定される場合、以下の不等式を充足する電圧Ｖ１、Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、およびＶｄが印加される。
【０１１２】
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
具体的には、Ｖ１が０Ｖに保持されながら、＋１０ＶのＶａ、−１０ＶのＶｂ、−１０ＶのＶｃ、そして−１０ＶのＶｄが印加される。
【０１１３】
第１２の状態では、全ての電極１５〜１８の間に電流が流れる。第１２の状態が設定される場合、以下の不等式を充足する電圧Ｖ１、Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、およびＶｄが印加される。
【０１１４】
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
具体的には、Ｖ１が０Ｖに保持されながら、−１０ＶのＶａ、−１０ＶのＶｂ、−１０ＶのＶｃ、そして−１０ＶのＶｄが印加される。
【０１１５】
（実施例）
以下、実施例を参照しながら本発明をより詳細に説明する。
【０１１６】
（１）  制御電極１２を、以下の手順に従って、シリコン酸化膜によって被覆された表面を有するシリコン基板１１上に形成した。基板１１上に、電子銃蒸着法にて５ｎｍの厚みを有するＴｉ膜、および３０ｎｍの厚みを有するＰｔ膜をこの順に形成した。次いで、パルスレーザーデポジション法によって１０ｎｍの厚みを有するＳｒＲｕＯ3（以下、ＳＲＯ）膜を形成した。
【０１１７】
（２）  基板を７００℃に加熱し、４５０ｎｍの厚みを有するＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3からなる強誘電体膜１３をパルスレーザーデポジション法により形成した。
【０１１８】
（３）  基板温度を４００℃に設定し、３０ｎｍの厚みを有するＺｎＯからなる半導体膜１４を形成した。
【０１１９】
（４）  半導体膜１４上にフォトリソグラフィによってレジストのパターンを形成した。その後、レジストのパターンが被覆していない部分の半導体膜１４を、硝酸を用いるエッチングにより除去した。
【０１２０】
（５）  その後、半導体膜１４上にレジストをフォトリソグラフィによってパターニングした。その上に、５ｎｍの厚みを有するＴｉ膜および３０ｎｍの厚みを有するＰｔ膜を電子銃蒸着法にて形成した。レジストを除去し、図５に示される電極１５〜１８を形成した。
【０１２１】
ＬＳ、ＩＳ、ＬＬ、およびＩＬは、それぞれ、１０μｍ、８μｍ、６３μｍ、および５１μｍであった。ＩＬ／ＬＬ＝ＩＳ／ＬＳ＝およそ０．８。
【０１２２】
得られた不揮発スイッチング装置に、表３に基づいて第１、第２、第３、および第６の状態を設定した。
【０１２３】
その後、第１の電極１５と他の電極１６〜１８との間に０．１Ｖの電圧を印加し、第１の電極１５と他の電極１６〜１８との間に流れる電流を測定した。当該電流から、当該不揮発スイッチング装置の抵抗値を算出した。
【０１２４】
図７は、第１、第２、第３、および第６の状態において算出された抵抗値を示す。図７から理解されるように、第１の状態ではすべての電極間の抵抗値が高い。第２の状態では、第１の電極１５と第２の電極１６との間の抵抗値が低い。第３の状態では、第１の電極１５と第３電極１７との間の抵抗値が低い。第６の状態では、第１の電極１５と第４の電極１８との間の抵抗値が低い。
【０１２５】
本実施例では、ＳＲＯ／Ｐｔ／Ｔｉの積層膜からなる制御電極１２およびＰｔ／Ｔｉの積層膜からなる電極１５〜１８が用いられた。他の材料からなる導電膜も用いられ得る。
【０１２６】
強誘電体膜１３の材料としてＳｒ（Ｂｉ，Ｔａ）ＯxまたはＢｉＴｉＯxのような他の強誘電材料が用いられ得る。半導体膜１４の材料としてＧａＮまたはＩｎＧａＺｎＯxのような他の半導体材料が用いられ得る。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
本発明は、正確に動作する不揮発スイッチング装置を用いて選択的に電流を流す方法を提供する。
【符号の説明】
【０１２８】
１１  基板
１２  制御電極
１３  強誘電体膜
１４  半導体膜
１５  第１の電極
１６  第２の電極
１７  第３の電極
１８  第４の電極
２０  不揮発スイッチング装置
３０ａ  強誘電体の上向き分極
３０ｂ  強誘電体の下向き分極
３１  半導体膜のうち低抵抗部分
３２  半導体膜のうち高抵抗部分
【図１】
2011148551.tif 000006
【図２】
2011148551.tif 000007
【図３Ａ】
2011148551.tif 000008
【図３Ｂ】
2011148551.tif 000009
【図３Ｃ】
2011148551.tif 000010
【図４】
2011148551.tif 000011
【図５】
2011148551.tif 000012
【図６】
2011148551.tif 000013
【図７】
2011148551.tif 000014
【図８Ａ】
2011148551.tif 000015
【図８Ｂ】
2011148551.tif 000016
【図９Ａ】
2011148551.tif 000017
【図９Ｂ】
2011148551.tif 000018
【図１０】
2011148551.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成23年5月26日(2011.5.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強誘電体膜および半導体膜から形成された積層膜を具備する不揮発スイッチング装置を駆動する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、不揮発スイッチング装置を開示している。図８は、特許文献１の図３に開示された従来の不揮発スイッチング装置を示す。
【０００３】
図８Ａに示されるように、当該不揮発スイッチング装置は、基板１１、制御電極１２、強誘電体層１３、半導体層１４、および第１〜第３の電極１５ａ〜１５ｃを具備している。制御電極１２、強誘電体層１３、および半導体層１４がこの順で基板１１上に積層されている。第１〜第３の電極１５ａ〜１５ｃは、半導体層１４上に設けられている。
【０００４】
制御電極１２と第１〜第３の電極１５ａ〜１５ｃとの間に電圧が印加され、強誘電体層１３の分極方向を変化させる。
【０００５】
強誘電体層１３の一部分が上方向の分極方向を有する場合、当該一部分の上に積層している半導体層１４の部分は低い抵抗を有する。これは、オン状態に対応する。
【０００６】
一方、強誘電体層１３の一部分が下方向の分極方向を有する場合、当該一部分の上に積層している半導体層１４の部分は高い抵抗を有する。これは、オフ状態に対応する。
【０００７】
図８Ａでは、第３の電極１５ｃの下に位置する強誘電体層１３の一部分のみが下方向の分極方向を有する。従って、図８Ｂに示されるように、第１の電極１５ａから第２の電極１５ｂに選択的に電流が流れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／００９７２９９号明細書（特開２００９−９９６０６号公報に対応）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図９Ａは、図８に示される不揮発スイッチング装置の変形例を示す。
【００１０】
図９Ａにおいて、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向は、それぞれ、強誘電体層１３の長手方向、当該長手方向に直交する方向、および積層方向である。
【００１１】
図９Ａに示される不揮発スイッチング装置は、第１の電極１５、第２の電極１６、第３の電極１７、および第４の電極１８を具備する点を除き、図８に示される不揮発スイッチング装置と同一である。これらの４つの電極１５〜１８は、正方形の頂点に対応する４つの位置に配置されている。
【００１２】
第１の電極１５および第３の電極１７は、Ｘ方向に沿って設けられている。
【００１３】
第２の電極１６および第４の電極１８は、Ｘ方向に沿って設けられている。
【００１４】
第１の電極１５および第２の電極１６は、Ｙ方向に沿って設けられている。
【００１５】
第３の電極１７および第４の電極１８は、Ｙ方向に沿って設けられている。
【００１６】
当該不揮発スイッチング装置を用いて、２つの電極の間に選択的に電流を流す方法が、以下、説明される。ここでは、まず、第１の電極１５および第３の電極１７の間に選択的に電流を流すことが例に挙げられる。
【００１７】
制御電極１２と第１の電極１５との間、および制御電極１２と第３の電極１７との間に電圧が印加され、第１の電極１５および第３の電極１７の下に位置する強誘電体層１３の各部分に上方向の分極方向を持たせる。このようにして、当該各部分は低抵抗、すなわちオン状態を有する。
【００１８】
一方、制御電極１２と第２の電極１６との間、および制御電極１２と第４の電極１８との間に電圧が印加され、第２の電極１６および第４の電極１８の下に位置する強誘電体層１３の各部分に下方向の分極方向を持たせる。このようにして、当該各部分は高抵抗、すなわちオフ状態を有する。
【００１９】
従って、図９Ｂに示されるように、第１の電極１５から第３の電極１７に選択的に電流が流れ得る。言い換えれば、第２の電極１６にも第４の電極１８にも電流は流れない。
【００２０】
次に、第１の電極１５および第４の電極１８の間に選択的に電流を流すことが例に挙げられる。
【００２１】
上記と同様の電圧の印加により、第１の電極１５および第４の電極１８の下に位置する強誘電体層１３の各部分に上方向の分極方向を持たせる。一方、電圧の印加により、第３の電極１７および第２の電極１６の下に位置する強誘電体層１３の一部分に下方向の分極方向を持たせる。このようにして、第１の電極１５および第４の電極１８はオン状態を有すると共に、第３の電極１７および第２の電極１６はオフ状態を有する。従って、理論的には、第１の電極１５と第４の電極１８との間に電流が選択的に流れ得る。
【００２２】
しかし、実際には、第１の電極１５と第３の電極１７との間に電流が流れる。
【００２３】
この原因を、以下、図１０を参照しながら説明する。
【００２４】
図１０は、第１〜第４の電極１５〜１８の平面図である。
【００２５】
第１の電極１５と第２の電極１６との間の距離Ｌ１は、第１の電極１５と第４の電極１８との間の距離Ｌ２よりも短い。従って、第１の電極１５と第２の電極１６との間の抵抗Ｒ１は、第１の電極１５と第４の電極１８との間の抵抗Ｒ２よりも小さい。
【００２６】
第１の電極１５と第２の電極１６との間には、３つの電気的抵抗が存在する。すなわち、それらは、第１の電極１５の下に位置する部分の半導体層１４が有する低い抵抗ＲＬ15、抵抗Ｒ１、および第２の電極１６の下に位置する部分の半導体層１４が有する高い抵抗ＲＨ16である。
【００２７】
同様に、第１の電極１５と第４の電極１８との間にはも、３つの電気的抵抗が存在する。すなわち、それらは、第１の電極１５の下に位置する部分の半導体層１４が有する低い抵抗ＲＬ15、抵抗Ｒ２、および第４の電極１８の下に位置する部分の半導体層１４が有する低い抵抗ＲＬ18が電気的に存在する。
【００２８】
従って、第１の電極１５と第４の電極１８との間に選択的に電流を流すためには、以下の不等式（Ｉ）が充足されることが必要とされる。
【００２９】
ＲＬ15＋Ｒ１＋ＲＨ16＞＞ＲＬ15＋Ｒ２＋ＲＬ18  ・・・  （Ｉ）
ここで、記号「＞＞」は、左側の値が右側の値よりも十分に大きいという意味である。すなわち、「値Ａ＞＞値Ｂ」は、値Ａが値Ｂよりも十分に大きいという意味である。
【００３０】
しかし、上記の通り、Ｒ１はＲ２よりも小さいので、不等式（Ｉ）は必ずしも充足されるとは限らない。
【００３１】
ＲＨ16がＲＬ18よりも十分大きくない場合、（Ｒ１＋ＲＨ16）は、（Ｒ２＋ＲＬ18）よりも十分大きくない。従って、不等式（Ｉ）が充足されない。そのため、第１の電極１５および第４の電極１８に選択的に電流を流すことが意図されているにも拘わらず、第１の電極１５と第３の電極１７との間に電流が流れる。このことは、図９に示される不揮発スイッチング装置が正確に動作しないことを意味する。
【００３２】
本発明の目的は、正確に動作する不揮発スイッチング装置を用いて選択的に電流を流す方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
上記目的を達成するために、本発明のある形態(aspect)に係る、不揮発スイッチング装置を用いて選択的に電流を流す方法は、以下の工程を具備する：
前記不揮発スイッチング装置を準備する工程（ａ）、および
ここで、前記不揮発スイッチング装置は、制御電極、強誘電体膜、半導体膜、および電極群を備え、
前記制御電極、前記強誘電体膜、前記半導体膜、および前記電極群がこの順に積層されており、
前記電極群は、第１の電極、第２の電極、および第３の電極を具備しており、
前記第１の電極は、ＬＬの長さを有する辺Ｌ２およびＬＳの長さを有する辺Ｌ３を具備しており、
前記第２の電極は、ＬＳの長さを有する辺Ｌ４およびＬＳの長さを有するＬ６を具備しており、
前記第３の電極は、ＬＳの長さを有する辺Ｌ７およびＬＬの長さを有する辺Ｌ８を具備しており、
前記辺Ｌ２、前記辺Ｌ３、および前記辺Ｌ６は、それぞれ、前記辺Ｌ８、前記辺Ｌ４、および前記辺Ｌ７に平行であり、
以下の等式（Ａ）が充足され、
ＩＬ／ＬＬ＝ＩＳ／ＬＳ  ・・・  （Ａ）
ここで、ＩＬは、前記辺Ｌ２と前記辺Ｌ８との間の間隔であり、
ＩＳは前記辺Ｌ３と前記辺Ｌ４との間の間隔であり、
前記辺Ｌ６および前記辺Ｌ７との間の間隔は前記ＩＳに等しく、
前記不揮発スイッチング装置に第１の状態、第２の状態、および第３の状態のいずれかを設定する工程（ｂ）、
ここで、前記第１の状態では、前記電極群の間で電流が流れず、
前記第２の状態では、前記第１の電極と前記第２の電極との間に選択的に電流が流れ、
前記第３の状態では、前記第１の電極と前記第３の電極との間に選択的に電流が流れ、
前記制御電極、前記第１の電極、前記第２の電極、および前記第３の電極には、それぞれ、電圧Ｖ１、Ｖａ、Ｖｂ、およびＶｃが印加され、
前記第１の状態が設定される場合には、以下の不等式（ａ）〜（ｄ）のいずれかを充足する電圧が印加され、
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、かつＶ１＜Ｖｃ・・・（ａ）
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、かつＶ１＜Ｖｃ・・・（ｂ）
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、かつＶ１＞Ｖｃ・・・（ｃ）、または
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、かつＶ１＜Ｖｃ・・・（ｄ）
前記第２の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加され、
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、かつＶ１＜Ｖｃ
前記第３の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加される
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、かつＶ１＞Ｖｃ。
【００３４】
平面視において、前記第１の電極、前記第２の電極、および前記第３の電極は合同であってもよい。
【００３５】
前記工程（ａ）と前記工程（ｂ）との間に、以下の工程（ｃ）をさらに具備してもよい：
前記第１の電極、前記第２の電極、および前記第３の電極に電圧Ｖｉｎを印加し、同時に前記制御電極に電圧Ｖｒｅｓｅｔを印加する工程（ｃ）
ここで、Ｖｉｎ＜Ｖｒｅｓｅｔである。
【００３６】
工程（ｂ）においては、前記第１の状態、前記第２の状態、前記第３の状態、および第４の状態のいずれかが設定されてもよい：
前記第４の状態では、前記第１の電極、前記第２の電極、および前記第３の電極の間で電流が流れ、
前記第４の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加される：
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ。
【００３７】
前記不揮発スイッチング装置が、さらに第４の電極を具備してもよい、ここで
前記第４の電極は、前記ＬＳの長さを有する辺Ｌ１０、前記ＬＬの長さを有する辺Ｌ１１、および前記ＬＳの長さを有する辺Ｌ１２を具備しており、
前記第１の電極は、前記ＬＳの長さを有する辺Ｌ１をさらに具備しており、
前記第２の電極は、前記ＬＬの長さを有する辺Ｌ５をさらに具備しており、
前記第３の電極は、前記ＬＳの長さを有する辺Ｌ９をさらに具備しており、
前記辺Ｌ１、前記辺Ｌ５、および前記辺Ｌ９は、それぞれ、前記辺Ｌ１２、前記辺Ｌ１１、および前記辺Ｌ１０に平行であり、
前記辺Ｌ５と前記辺Ｌ１１との間の間隔は前記ＩＬに等しく、
前記辺Ｌ１と前記辺Ｌ１２との間の間隔および前記辺Ｌ９および前記辺Ｌ１０との間の間隔はいずれも前記ＩＳに等しい。
【００３８】
平面視において、前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極、および前記第４の電極は合同であってもよい。
【００３９】
工程（ｂ）においては、前記第１の状態、前記第２の状態、前記第３の状態、第４の状態〜第１２の状態のいずれかが設定されてもよい、ここで
電圧Ｖｄが前記第４の電極に印加され、
前記第４の状態では、前記第１の電極、前記第２の電極、および前記第３の電極の間で電流が流れ、
ここで、前記第４の電極には、電圧Ｖｄが印加され、
前記第４の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加される：
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ、およびＶ１＜Ｖｄ
前記第５の状態では、前記第２の電極と前記第３の電極との間に選択的に電流が流れ、
前記第５の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加され、
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ、およびＶ１＜Ｖｄ
前記第６の状態では、前記第１の電極と前記第４の電極との間に選択的に電流が流れ、
前記第６の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加され、
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、Ｖ１＜Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
前記第７の状態では、前記第２の電極と前記第４の電極との間に選択的に電流が流れ、
前記第７の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加され、
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＜Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
前記第８の状態では、前記第３の電極と第４の電極との間に選択的に電流が流れ、
前記第８の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加され、
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
前記第９の状態では、前記第１の電極、前記第２の電極、および前記第４の電極の間に選択的に電流が流れ、
前記第９の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加され、
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＜Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
前記第１０の状態では、前記第１の電極、前記第３の電極、および前記第４の電極の間に選択的に電流が流れ、
前記第１０の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加され、
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
前記第１１の状態では、前記第２の電極、前記第３の電極、および前記第４の電極の間に選択的に電流が流れ、
前記第１１の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加され、
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
前記第１２の状態では、前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極、および前記第４の電極の間に電流が流れ、
前記第１２の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加される
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ。
【発明の効果】
【００４０】
本発明は、正確に動作する不揮発スイッチング装置を用いて選択的に電流を流す方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施の形態１による不揮発スイッチング装置の平面図
【図２】実施の形態１による不揮発スイッチング装置の断面図
【図３】実施の形態１による不揮発スイッチング装置を駆動する方法を説明する図
【図４】低抵抗状態および高抵抗状態を示す断面図
【図５】実施の形態２による不揮発スイッチング装置の平面図
【図６】実施の形態２による不揮発スイッチング装置の電気回路図
【図７】実施例１の結果を示す図
【図８】特許文献１の図３に開示される不揮発スイッチング装置を示す図
【図９】図８に示される不揮発スイッチング装置の変形例を示す図
【図１０】図９に示される不揮発スイッチング装置が正確に動作しない理由を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００４２】
本発明の実施の形態を、図面を参照しながら以下、説明する。
【００４３】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１による不揮発スイッチング装置２０の平面図を示す。図２は図１におけるＡ−Ａ’線断面図を示す。
【００４４】
図２に示されるように、基板１１上に、制御電極１２、強誘電体膜１３、および半導体膜１４がこの順に積層されている。
【００４５】
図１および図２に示されるように、半導体膜１４上に電極群が形成されている。当該電極群は、第１の電極１５、第２の電極１６、および第３の電極１７を具備する。これらの電極１５〜１７は、回転対称に配置されている。電極１５〜１７は、平面視において合同である。
【００４６】
図１および図２に示されるように、本明細書において、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向は、それぞれ、強誘電体膜１３の長手方向、当該長手方向に直交する方向、および、積層方向と定義される。用語「平面視」とは、Ｚ方向から見ることを意味する。
【００４７】
Ｘ方向に沿って、第２の電極１６は、第３の電極１７に隣接している。
【００４８】
Ｙ方向に沿って、第１の電極１５は、第２の電極１６に隣接している。
【００４９】
図１に示されるように、第１の電極１５は、辺Ｌ１、辺Ｌ２、および辺Ｌ３を具備する。第２の電極１６は、辺Ｌ４、辺Ｌ５、および辺Ｌ６を具備する。第３の電極１７は、辺Ｌ７、辺Ｌ８、および辺Ｌ９を具備する。
【００５０】
辺Ｌ１、辺Ｌ３、辺Ｌ４、辺Ｌ６、辺Ｌ７、および辺Ｌ９は、いずれも、ＬＳの長さを有する。本明細書において用いられる用語「短い辺」は、長さＬＳを有するこれらの辺を意味する。辺Ｌ２、辺Ｌ５、および辺Ｌ８は、ＬＬの長さを有する。本明細書において用いられる用語「長い辺」は、長さＬＬを有するこれらの辺を意味する。
【００５１】
辺Ｌ２は、辺Ｌ８に平行である。辺Ｌ２と辺Ｌ８との間の間隔はＩＬである。
【００５２】
辺Ｌ３は、辺Ｌ４に平行である。辺Ｌ３と辺Ｌ４との間の間隔はＩＳである。
【００５３】
辺Ｌ６は、辺Ｌ７に平行である。辺Ｌ６と辺Ｌ７との間の間隔もＩＳである。
【００５４】
実施の形態１では、以下の等式（Ａ）が充足される：
ＩＬ／ＬＬ＝ＩＳ／ＬＳ  ・・・  （Ａ）
当該等式（Ａ）が充足されるので、実施の形態１に係る不揮発スイッチング装置は、正確に動作する。この理由は、後に詳細に説明される。
【００５５】
不揮発論理回路２０においては、強誘電体膜１３のにおける分極の方向に応じて半導体膜１４を流れる電流が制御される。つまり、強誘電体膜１３の分極方向が＋Ｚ方向に合致している場合では、半導体膜１４中に誘起された電子が半導体膜１４を低抵抗にする。当該分極の向きが−Ｚ方向に合致している場合、半導体膜１４からの電子の排出が半導体膜１４を高抵抗にする。
【００５６】
各電極１５〜１７と制御電極１２との間に電圧が印加され、半導体膜１４の抵抗値が制御される。これにより、電極１５〜１７の電極間の抵抗値が制御される。
【００５７】
（不揮発スイッチング装置２０における導通区間の設定手順）
次に、図３、図４、および図５を参照しながら、不揮発スイッチング装置２０における導通区間の設定手順が説明される。
【００５８】
３つの電極１５〜１７は独立して(independently)電気的に接続または切断され得る。
【００５９】
以下の表１は、第１の電極１５と他の電極１６〜１７との間の導通状態および電極１５〜１７の電位を示す。制御電極１２に印加される電圧は常に一定である。好ましくは当該一定の電圧は０Ｖである。
【００６０】
【表１】
2011148551.tif 000020
図３Ａ〜図３Ｃは上面図における電極１５〜１７の電位を示す。図３Ａ、図３Ｂ、および図３Ｃは、それぞれ、第１の状態、第２の状態、および第３の状態を示す。
【００６１】
図４は、−１０Ｖの電圧および１０Ｖの電圧が、第２の電極１６および第３の電極１７に印加されたときの強誘電体膜１３の分極状態および半導体膜１４の状態を示す。−１０Ｖが印加された電極１６の下に位置する半導体３１は、強誘電体の分極３０ａによって生じる電子の蓄積のため、低い抵抗を有する。一方、１０Ｖが印加された電極３４の下に位置する半導体３２は、強誘電体の分極３０ｂによって生じる電子の退去のため、高い抵抗を有する。
【００６２】
以下、第１の状態、第２の状態、および第３の状態を設定する手順を説明する。
【００６３】
好ましくは、設定前にリセット動作が行なわれる。リセット動作では、電圧Ｖｉｎが電極１５〜１７に印加され、かつＶｉｎ＜Ｖｒｅｓｅｔの関係を満たす電圧Ｖｒｅｓｅｔが制御電極１２に印加される。より具体的には、電極１５〜１７に０Ｖが印加されながら、制御電極１２に１０Ｖが印加されることが好ましい。これにより、強誘電体膜１３の全ての分極が上向きに設定される。
【００６４】
当該リセット動作は、スイッチングの再現性を向上させる。
【００６５】
設定時には、制御電極１２にはＶ１が、第１の電極１５にはＶａが、第２の電極１６にはＶｂが、そして第３の電極１７にはＶｃがそれぞれ印加され、これらの電極１５〜１７の下に位置している強誘電体膜１３を分極させる。この分極が、これらの電極１５〜１７の下に位置している半導体膜１４の各部分が高抵抗状態または低抵抗状態を有することをもたらす。
【００６６】
第１の状態、第２の状態、および第３の状態のいずれか１つの状態が、不揮発スイッチング装置２０に設定される。
【００６７】
第１の状態では、電極１５〜１７の間で電流が流れない。当該第１の状態を設定する場合、以下の不等式（ａ）〜（ｄ）のいずれか１つを充足する電圧Ｖ１、Ｖａ、Ｖｂ、およびＶｃが印加される。第１の状態では電極１５〜１７間の全ての抵抗値が高い。
【００６８】
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、およびＶ１＜Ｖｃ（具体的には、Ｖ１が０Ｖに保持されながら、−１０ＶのＶａ、＋１０ＶのＶｂ、そして＋１０ＶのＶｃが印加される）・・・（ａ）
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、およびＶ１＜Ｖｃ（具体的には、Ｖ１が０Ｖに保持されながら、＋１０ＶのＶａ、−１０ＶのＶｂ、そして＋１０ＶのＶｃが印加される）・・・（ｂ）
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、およびＶ１＞Ｖｃ（具体的には、Ｖ１が０Ｖに保持されながら、＋１０ＶのＶａ、＋１０ＶのＶｂ、そして−１０ＶのＶｃが印加される）・・・（ｃ）、または
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、およびＶ１＜Ｖｃ（具体的には、Ｖ１が０Ｖに保持されながら、＋１０ＶのＶａ、＋１０ＶのＶｂ、そして＋１０ＶのＶｃが印加される）・・・（ｄ）
第２の状態では、第１の電極１５と第２の電極１６との間に選択的に電流が流れる。第３の電極１７と第１の電極１５との間には電流が流れない。第３の電極１７と第２の電極１６との間にも電流が流れない。すなわち、第２の状態では、第１の電極１５と第２の電極１６との間の抵抗値が低い。第３の電極１７と他の電極１５、１６との間の抵抗値は高い。
【００６９】
本明細書において用いられる用語「電極Ａと電極Ｂとの間に選択的に電流が流れる」とは、電極Ａと電極Ｂとの間にのみ電流が流れ、他の電極間には電流が流れないことを意味する。本明細書において用いられる用語「選択的に」とは、上記のように解釈される。
【００７０】
第２の状態が設定される場合、以下の不等式を充足する電圧Ｖ１、Ｖａ、Ｖｂ、およびＶｃが印加される。
【００７１】
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、およびＶ１＜Ｖｃ
具体的には、Ｖ１が０Ｖに保持されながら、−１０ＶのＶａ、−１０ＶのＶｂ、そして＋１０ＶのＶｃが印加される。
【００７２】
第３の状態では、第１の電極１５と第３の電極１７との間に選択的に電流が流れる。第２の電極１６と第１の電極１５との間には電流が流れない。第２の電極１６と第３の電極１７との間にも電流が流れない。すなわち、第３の状態では、第１の電極１５と第３の電極１７との間の抵抗値が低い。第２の電極１６と他の電極１５、１７との間の抵抗値は高い。
【００７３】
第３の状態が設定されるためには、以下の不等式を充足する電圧Ｖ１、Ｖａ、Ｖｂ、およびＶｃが印加される。
【００７４】
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、およびＶ１＞Ｖｃ
具体的には、Ｖ１が０Ｖに保持されながら、−１０ＶのＶａ、＋１０ＶのＶｂ、そして−１０ＶのＶｃが印加される。
【００７５】
前述したように、第１の電極１５と第３の電極１７との間に選択的に電流を流すためには、以下の不等式（Ｉ）の充足が必要とされる。
【００７６】
ＲＬ15＋Ｒ１＋ＲＨ16＞＞ＲＬ15＋Ｒ２＋ＲＬ17  ・・・  （Ｉ）
ここで、
ＲＬ15：第１の電極１５の下に位置する部分の半導体層１４が有する低い抵抗
Ｒ１：第１の電極１５と第２の電極１６との間の抵抗
ＲＨ16：第２の電極１６の下に位置する部分の半導体層１４が有する高い抵抗
Ｒ２：第１の電極１５と第３の電極１７との間の抵抗
ＲＬ17：第３の電極１７の下に位置する部分の半導体層１４が有する低い抵抗
（図１０を参照）。
【００７７】
不等式（Ｉ）の左側および右側のいずれもＲＬ15を有するから、ＲＬ15は不等式（Ｉ）の左側および右側の両方から減算され、不等式（Ｉ）を以下の不等式（ＩＩ）に変形する：
Ｒ１＋ＲＨ16＞＞Ｒ２＋ＲＬ17  ・・・  （ＩＩ）
本実施の形態では、等式（Ａ）  ＩＬ／ＬＬ＝ＩＳ／ＬＳが充足される。抵抗は、長さ（ＩＬおよびＩＳ）に比例し、断面積（ＬＬおよびＬＳ）に反比例するので、Ｒ２はＲ１に等しい。
【００７８】
よって、不等式（ＩＩ）はさらに以下の不等式（ＩＩＩ）に変形される：
ＲＨ16＞＞ＲＬ17・・・（ＩＩＩ）
不等式（ＩＩＩ）は常に充足されるので、不等式（Ｉ）も常に充足される。このようにして、第１の電極１５と第３の電極１７との間に選択的に電流が流れる。
【００７９】
実施の形態１においては、以下の表２に示されるように、第１の電極１５、第２の電極１６、および第３の電極１７の全ての区間が導通され得る（すなわち、電気的に接続され得る）。この状態は「第４の状態」と言う。
【００８０】
【表２】
2011148551.tif 000021
第４の状態では、電極１５〜１７の間の全ての抵抗値が低い。
【００８１】
第４の状態が設定されるためには、以下の不等式を充足する電圧Ｖ１、Ｖａ、Ｖｂ、およびＶｃが印加される。
【００８２】
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、およびＶ１＞Ｖｃ
具体的には、Ｖ１が０Ｖに保持されながら、−１０ＶのＶａ、−１０ＶのＶｂ、そして−１０ＶのＶｃが印加される。
【００８３】
（実施の形態２）
図５は、実施の形態２による不揮発スイッチング装置２０の平面図を示す。
【００８４】
実施の形態１による不揮発スイッチング素子と異なり、半導体膜１４上に、第４の電極１８が形成されている。電極１５〜１８は、回転対称に配置されている。電極１５〜１８は、平面視において合同である。
【００８５】
図５に示されるように、第４の電極１８は、ＬＳの長さを有する辺Ｌ１０、ＬＬの長さを有する辺Ｌ１１、およびＬＳの長さを有する辺Ｌ１２を具備する。
【００８６】
辺Ｌ１１は、辺Ｌ５に平行である。辺Ｌ１１と辺Ｌ５との間の間隔はＩＬに等しい。
【００８７】
辺Ｌ１０および辺Ｌ１２は、それぞれ、辺Ｌ９および辺Ｌ１に平行である。これらの辺の間隔はＩＳに等しい。
【００８８】
実施の形態２でも、以下の等式（Ａ）が充足される：
ＩＬ／ＬＬ＝ＩＳ／ＬＳ  ・・・  （Ａ）
そのため、実施の形態１において説明した理由と同様に、図６に示されるように、電極１５〜１８の間に選択的に電流が流れ得る。
【００８９】
(不揮発スイッチング装置２０における導通区間の設定手順）
次に、実施の形態２による不揮発スイッチング装置２０における導通区間の設定手順が説明される。
【００９０】
４つの電極１５〜１８は独立して(independently)電気的に接続または切断され得る。
【００９１】
以下の表３は電極１５〜１８の間の導通状態を変化させる場合における電極１５〜１８の電位を示す。制御電極１２に印加される電圧は常に一定である。好ましくは当該一定の電圧は０Ｖである。
【００９２】
【表３】
2011148551.tif 000022
実施の形態２においても、リセット動作が好ましい。
【００９３】
設定時には、制御電極１２にはＶ１が、第１の電極１５にはＶａが、第２の電極１６にはＶｂが、第３の電極１７にはＶｃが、そして第４の電極１８にはＶｄが、それぞれ印加され、電極１５〜１８の下に位置している強誘電体膜１３の各部分を分極させる。この分極が、これらの電極１５〜１８の下に位置している半導体膜１４が高抵抗状態または低抵抗状態を有することをもたらす。
【００９４】
第１〜第１２の状態のいずれか１つの状態が、不揮発スイッチング装置２０に設定される。
【００９５】
実施の形態２の第１〜第４の状態は、実施の形態１におけるそれらと同一である。
【００９６】
第５の状態では、第２の電極１６と第３の電極１７との間に選択的に電流が流れる。第５の状態が設定される場合、以下の不等式を充足する電圧Ｖ１、Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、およびＶｄが印加される。
【００９７】
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ、およびＶ１＜Ｖｄ
具体的には、Ｖ１が０Ｖに保持されながら、＋１０ＶのＶａ、−１０ＶのＶｂ、−１０ＶのＶｃ、そして＋１０ＶのＶｄが印加される。
【００９８】
第６の状態では、第１の電極１５と第４の電極１８との間に選択的に電流が流れる。第６の状態が設定される場合、以下の不等式を充足する電圧Ｖ１、Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、およびＶｄが印加される。
【００９９】
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、Ｖ１＜Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
具体的には、Ｖ１が０Ｖに保持されながら、−１０ＶのＶａ、＋１０ＶのＶｂ、＋１０ＶのＶｃ、そして−１０ＶのＶｄが印加される。
【０１００】
第７の状態では、第２の電極１６と第４の電極１８との間に選択的に電流が流れる。第７の状態が設定されるためには、以下の不等式を充足する電圧Ｖ１、Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、およびＶｄが印加される。
【０１０１】
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＜Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
具体的には、Ｖ１が０Ｖに保持されながら、＋１０ＶのＶａ、−１０ＶのＶｂ、＋１０ＶのＶｃ、そして−１０ＶのＶｄが印加される。
【０１０２】
第８の状態では、第３の電極１７と第４の電極１８との間に選択的に電流が流れる。第８の状態が設定される場合、以下の不等式を充足する電圧Ｖ１、Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、およびＶｄが印加される。
【０１０３】
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
具体的には、Ｖ１が０Ｖに保持されながら、＋１０ＶのＶａ、＋１０ＶのＶｂ、−１０ＶのＶｃ、そして−１０ＶのＶｄが印加される。
【０１０４】
第９の状態では、第１の電極１５、第２の電極１６、および第４の電極１８の間に選択的に電流が流れる。第９の状態が設定される場合、以下の不等式を充足する電圧Ｖ１、Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、およびＶｄが印加される。
【０１０５】
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＜Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
具体的には、Ｖ１が０Ｖに保持されながら、−１０ＶのＶａ、−１０ＶのＶｂ、＋１０ＶのＶｃ、そして−１０ＶのＶｄが印加される。
【０１０６】
第１０の状態では、第１の電極１５、第３の電極１７、および第４の電極１８の間に選択的に電流が流れる。第１０の状態が設定される場合、以下の不等式を充足する電圧Ｖ１、Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、およびＶｄが印加される。
【０１０７】
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
具体的には、Ｖ１が０Ｖに保持されながら、−１０ＶのＶａ、＋１０ＶのＶｂ、−１０ＶのＶｃ、そして−１０ＶのＶｄが印加される。
【０１０８】
第１１の状態では、第２の電極１６、第３の電極１７、および第４の電極１８の間に選択的に電流が流れる。第１１の状態が設定される場合、以下の不等式を充足する電圧Ｖ１、Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、およびＶｄが印加される。
【０１０９】
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
具体的には、Ｖ１が０Ｖに保持されながら、＋１０ＶのＶａ、−１０ＶのＶｂ、−１０ＶのＶｃ、そして−１０ＶのＶｄが印加される。
【０１１０】
第１２の状態では、全ての電極１５〜１８の間に電流が流れる。第１２の状態が設定される場合、以下の不等式を充足する電圧Ｖ１、Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、およびＶｄが印加される。
【０１１１】
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
具体的には、Ｖ１が０Ｖに保持されながら、−１０ＶのＶａ、−１０ＶのＶｂ、−１０ＶのＶｃ、そして−１０ＶのＶｄが印加される。
【０１１２】
（実施例）
以下、実施例を参照しながら本発明をより詳細に説明する。
【０１１３】
（１）  制御電極１２を、以下の手順に従って、シリコン酸化膜によって被覆された表面を有するシリコン基板１１上に形成した。基板１１上に、電子銃蒸着法にて５ｎｍの厚みを有するＴｉ膜、および３０ｎｍの厚みを有するＰｔ膜をこの順に形成した。次いで、パルスレーザーデポジション法によって１０ｎｍの厚みを有するＳｒＲｕＯ3（以下、ＳＲＯ）膜を形成した。
【０１１４】
（２）  基板を７００℃に加熱し、４５０ｎｍの厚みを有するＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3からなる強誘電体膜１３をパルスレーザーデポジション法により形成した。
【０１１５】
（３）  基板温度を４００℃に設定し、３０ｎｍの厚みを有するＺｎＯからなる半導体膜１４を形成した。
【０１１６】
（４）  半導体膜１４上にフォトリソグラフィによってレジストのパターンを形成した。その後、レジストのパターンが被覆していない部分の半導体膜１４を、硝酸を用いるエッチングにより除去した。
【０１１７】
（５）  その後、半導体膜１４上にレジストをフォトリソグラフィによってパターニングした。その上に、５ｎｍの厚みを有するＴｉ膜および３０ｎｍの厚みを有するＰｔ膜を電子銃蒸着法にて形成した。レジストを除去し、図５に示される電極１５〜１８を形成した。
【０１１８】
ＬＳ、ＩＳ、ＬＬ、およびＩＬは、それぞれ、１０μｍ、８μｍ、６３μｍ、および５１μｍであった。ＩＬ／ＬＬ＝ＩＳ／ＬＳ＝およそ０．８。
【０１１９】
得られた不揮発スイッチング装置に、表３に基づいて第１、第２、第３、および第６の状態を設定した。
【０１２０】
その後、第１の電極１５と他の電極１６〜１８との間に０．１Ｖの電圧を印加し、第１の電極１５と他の電極１６〜１８との間に流れる電流を測定した。当該電流から、当該不揮発スイッチング装置の抵抗値を算出した。
【０１２１】
図７は、第１、第２、第３、および第６の状態において算出された抵抗値を示す。図７から理解されるように、第１の状態ではすべての電極間の抵抗値が高い。第２の状態では、第１の電極１５と第２の電極１６との間の抵抗値が低い。第３の状態では、第１の電極１５と第３電極１７との間の抵抗値が低い。第６の状態では、第１の電極１５と第４の電極１８との間の抵抗値が低い。
【０１２２】
本実施例では、ＳＲＯ／Ｐｔ／Ｔｉの積層膜からなる制御電極１２およびＰｔ／Ｔｉの積層膜からなる電極１５〜１８が用いられた。他の材料からなる導電膜も用いられ得る。
【０１２３】
強誘電体膜１３の材料としてＳｒ（Ｂｉ，Ｔａ）ＯxまたはＢｉＴｉＯxのような他の強誘電材料が用いられ得る。半導体膜１４の材料としてＧａＮまたはＩｎＧａＺｎＯxのような他の半導体材料が用いられ得る。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明は、正確に動作する不揮発スイッチング装置を用いて選択的に電流を流す方法を提供する。
【符号の説明】
【０１２５】
１１  基板
１２  制御電極
１３  強誘電体膜
１４  半導体膜
１５  第１の電極
１６  第２の電極
１７  第３の電極
１８  第４の電極
２０  不揮発スイッチング装置
３０ａ  強誘電体の上向き分極
３０ｂ  強誘電体の下向き分極
３１  半導体膜のうち低抵抗部分
３２  半導体膜のうち高抵抗部分
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不揮発スイッチング装置を用いて、選択的に電流を流す方法であって、以下の工程を具備する：
前記不揮発スイッチング装置を準備する工程（ａ）、および
ここで、前記不揮発スイッチング装置は、制御電極、強誘電体膜、半導体膜、および電極群を備え、
前記制御電極、前記強誘電体膜、前記半導体膜、および前記電極群がこの順に積層されており、
前記電極群は、第１の電極、第２の電極、および第３の電極を具備しており、
前記第１の電極は、ＬＬの長さを有する辺Ｌ２およびＬＳの長さを有する辺Ｌ３を具備しており、
前記第２の電極は、ＬＳの長さを有する辺Ｌ４およびＬＳの長さを有するＬ６を具備しており、
前記第３の電極は、ＬＳの長さを有する辺Ｌ７およびＬＬの長さを有する辺Ｌ８を具備しており、
前記辺Ｌ２、前記辺Ｌ３、および前記辺Ｌ６は、それぞれ、前記辺Ｌ８、前記辺Ｌ４、および前記辺Ｌ７に平行であり、
以下の等式（Ａ）が充足され、
ＩＬ／ＬＬ＝ＩＳ／ＬＳ  ・・・  （Ａ）
ここで、ＩＬは、前記辺Ｌ２と前記辺Ｌ８との間の間隔であり、
ＩＳは前記辺Ｌ３と前記辺Ｌ４との間の間隔であり、
前記辺Ｌ６および前記辺Ｌ７との間の間隔は前記ＩＳに等しく、
前記不揮発スイッチング装置に第１の状態、第２の状態、および第３の状態のいずれかを設定する工程（ｂ）、
ここで、前記第１の状態では、前記電極群の間で電流が流れず、
前記第２の状態では、前記第１の電極と前記第２の電極との間に選択的に電流が流れ、
前記第３の状態では、前記第１の電極と前記第３の電極との間に選択的に電流が流れ、
前記制御電極、前記第１の電極、前記第２の電極、および前記第３の電極には、それぞれ、電圧Ｖ１、Ｖａ、Ｖｂ、およびＶｃが印加され、
前記第１の状態が設定される場合には、以下の不等式（ａ）〜（ｄ）のいずれかを充足する電圧が印加され、
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、かつＶ１＜Ｖｃ・・・（ａ）
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、かつＶ１＜Ｖｃ・・・（ｂ）
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、かつＶ１＞Ｖｃ・・・（ｃ）、または
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、かつＶ１＜Ｖｃ・・・（ｄ）
前記第２の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加され、
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、かつＶ１＜Ｖｃ
前記第３の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加される
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、かつＶ１＞Ｖｃ。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
平面視において、前記第１の電極、前記第２の電極、および前記第３の電極は合同である。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
前記工程（ａ）と前記工程（ｂ）との間に、以下の工程（ｃ）をさらに具備する：
前記第１の電極、前記第２の電極、および前記第３の電極に電圧Ｖｉｎを印加し、同時に前記制御電極に電圧Ｖｒｅｓｅｔを印加する工程（ｃ）
ここで、Ｖｉｎ＜Ｖｒｅｓｅｔである。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、
工程（ｂ）においては、前記第１の状態、前記第２の状態、前記第３の状態、および第４の状態のいずれかが設定される：
前記第４の状態では、前記第１の電極、前記第２の電極、および前記第３の電極の間で電流が流れ、
前記第４の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加される：
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ。
【請求項５】
請求項３に記載の方法であって、
前記不揮発スイッチング装置が、さらに第４の電極を具備し、ここで
前記第４の電極は、前記ＬＳの長さを有する辺Ｌ１０、前記ＬＬの長さを有する辺Ｌ１１、および前記ＬＳの長さを有する辺Ｌ１２を具備しており、
前記第１の電極は、前記ＬＳの長さを有する辺Ｌ１をさらに具備しており、
前記第２の電極は、前記ＬＬの長さを有する辺Ｌ５をさらに具備しており、
前記第３の電極は、前記ＬＳの長さを有する辺Ｌ９をさらに具備しており、
前記辺Ｌ１、前記辺Ｌ５、および前記辺Ｌ９は、それぞれ、前記辺Ｌ１２、前記辺Ｌ１１、および前記辺Ｌ１０に平行であり、
前記辺Ｌ５と前記辺Ｌ１１との間の間隔は前記ＩＬに等しく、
前記辺Ｌ１と前記辺Ｌ１２との間の間隔および前記辺Ｌ９および前記辺Ｌ１０との間の間隔はいずれも前記ＩＳに等しい。
【請求項６】
平面視において、前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極、および前記第４の電極は合同である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
請求項５に記載の方法であって、
工程（ｂ）においては、前記第１の状態、前記第２の状態、前記第３の状態、第４の状態〜第１２の状態のいずれかが設定され、ここで
電圧Ｖｄが前記第４の電極に印加され、
前記第４の状態では、前記第１の電極、前記第２の電極、および前記第３の電極の間で電流が流れ、
ここで、前記第４の電極には、電圧Ｖｄが印加され、
前記第４の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加される：
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ、およびＶ１＜Ｖｄ
前記第５の状態では、前記第２の電極と前記第３の電極との間に選択的に電流が流れ、
前記第５の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加され、
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ、およびＶ１＜Ｖｄ
前記第６の状態では、前記第１の電極と前記第４の電極との間に選択的に電流が流れ、
前記第６の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加され、
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、Ｖ１＜Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
前記第７の状態では、前記第２の電極と前記第４の電極との間に選択的に電流が流れ、
前記第７の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加され、
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＜Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
前記第８の状態では、前記第３の電極と第４の電極との間に選択的に電流が流れ、
前記第８の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加され、
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
前記第９の状態では、前記第１の電極、前記第２の電極、および前記第４の電極の間に選択的に電流が流れ、
前記第９の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加され、
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＜Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
前記第１０の状態では、前記第１の電極、前記第３の電極、および前記第４の電極の間に選択的に電流が流れ、
前記第１０の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加され、
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＜Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
前記第１１の状態では、前記第２の電極、前記第３の電極、および前記第４の電極の間に選択的に電流が流れ、
前記第１１の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加され、
Ｖ１＜Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ
前記第１２の状態では、前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極、および前記第４の電極の間に電流が流れ、
前記第１２の状態が設定される場合には、以下の不等式を充足する電圧が印加される
Ｖ１＞Ｖａ、Ｖ１＞Ｖｂ、Ｖ１＞Ｖｃ、およびＶ１＞Ｖｄ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2011148551.tif 000023
【図２】
2011148551.tif 000024
【図３Ａ】
2011148551.tif 000025
【図３Ｂ】
2011148551.tif 000026
【図３Ｃ】
2011148551.tif 000027
【図４】
2011148551.tif 000028
【図５】
2011148551.tif 000029
【図６】
2011148551.tif 000030
【図７】
2011148551.tif 000031
【図８Ａ】
2011148551.tif 000032
【図８Ｂ】
2011148551.tif 000033
【図９Ａ】
2011148551.tif 000034
【図９Ｂ】
2011148551.tif 000035
【図１０】
2011148551.tif 000036
【国際調査報告】
2011148551.tif 000037
2011148551.tif 000038